изделие и способ его изготовления

Формула изобретения

1. Двумерный лист материала для создания структуры, имеющей трехмерную форму, содержащий листовой материал, образующий лист, в котором оставлено открытое пространство, причем сгибание листа в первом направлении, параллельном открытому пространству, для создания первой линии сгиба, и последующее сгибание листа во втором направлении, перпендикулярном первому направлению, для создания второй линии сгиба, вызывают исчезновение открытого пространства с обеспечением соединения листового материала впритык по первой и второй линиям сгиба, с образованием стыка.

2. Лист по п.1, в котором открытое пространство окружено листовым материалом.

3. Лист по п.1, содержащий множество открытых пространств.

4. Лист по п.3, в котором открытые пространства окружены листовым материалом.

5. Лист по п.1, в котором стык соединен швом.

6. Лист по п.5, отличающийся тем, что стык соединен швом посредством сварки, термического соединения или склеивания.

7. Лист по п.1, отличающийся тем, что сгибание происходит у места соединения, образованного между листовым материалом и открытым пространством.

8. Способ изготовления листа для образования структуры, имеющей трехмерную форму, включающий этапы: формирование листа из листового материала; формирование открытого пространства в указанном листе без листового материала; сгибание листа таким образом, чтобы обеспечить исчезновение открытого пространства, вызывая его совмещение с самим собой.

9. Способ по п.8, который включает этап формирования листа с открытым пространством, окруженным листовым материалом.

10. Способ по п.8, который включает этап формирования листа с множеством открытых пространств.

11. Способ по п.10, который включает этап формирования листа с открытыми пространствами, окруженными листовым материалом.

12. Способ по п.8, отличающийся тем, что сгибание листа происходит в первом направлении параллельно открытому пространству и во втором направлении перпендикулярно к первому направлению, что вызывает исчезновение открытого пространства и создает стык в листовом материале.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что сгибание происходит в месте соединения, образованном между листовым материалом и открытым пространством.

14. Способ по п.12, который включает этап соединения стыка швом.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что соединение швом выполняется посредством сварки, термического соединения или склеивания.

Описание изобретения к патенту

Перекрестная ссылка на связанные заявки

Данная заявка является заявкой в частичное продолжение заявки US 09/796, 942 "Упрочненное изделие и способ изготовления", поданной 1 марта 2001 г., которая является заявкой в частичное продолжение заявки US 09/749, 318 "Упрочненное изделие и способ изготовления", поданной 27декабря 2000 г. Описания этих заявок включены здесь в качестве ссылок.

Область изобретения

Данное изобретение относится к основе, из которой формируют трехмерное изделие.

Предпосылки изобретения

Композитные структуры, упрочненные волокном, обладают преимуществом малого веса при обеспечении механических достоинств, таких как прочность. Во многих случаях, с учетом стоимости, предпочтение отдается структурам из литой пластмассы, дерева или металла, так как их относительно легко изготавливать. Однако часто изделия, такие как упаковочная тара или корзины для хранения, склонны разрушаться из-за грубого обращения или ограничены в возможности укладки в штабель по причинам веса и прочности. Хотя композитные структуры, упрочненные волокном, были бы более желательны, дороговизна изготовления довольно сложных трехмерных (3D) структур также должна учитываться.

Это происходит потому, что композитные структуры обычно начинаются с плоских тканых основ из волокон. Затем основе должна быть придана форма изделия, которое потом покрывается смолой и подвергается термоформованию или отверждению с получением требуемой формы. Это может быть легко сделано для относительно плоских или гладких поверхностей. Однако для поверхностей с углами, таких как в местах соединения граней, углов и донных частей ящиков или корзин, требуется разрезание или сметывание. Это требует интенсивного труда и увеличивает стоимость изготовления. Для изделий, которые обычно рассматриваются как недорогие, например упаковочные корзины, дополнительные расходы могут перевесить выгоды упрочнения изделия.

Хотя тканые 3D структуры могут быть сотканы специализированными машинами, связанные с ними расходы являются значительными, и редко необходимо иметь ткацкую машину, предназначенную для создания простой структуры.

Кроме создания 3D структур, выполненных из волоконного упрочнения, желательно также выполнять 3D структуры из двумерного (2D) листового материала, который может быть листовым металлом, пластиком, тканью, бумагой, картоном и т.д.

Поэтому несмотря на то, что во многих случаях требуются трехмерные изделия, с упрочнением или без него, существует потребность в уменьшении стоимости, определяемой способом их производства. Выполнение этого условия может также способствовать их относительно массовому производству и широкому распространению.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поэтому основной целью изобретения является минимизация или устранение необходимости разрезать и сметывать листы материала для 3D структур.

В рамках этого, дополнительной целью является упрощение производства таких структур и уменьшение затрат труда.

Эти и другие цели и преимущества будут видны из данного изобретения. Данное изобретение направлено на создание специально спроектированного листа материала для 3D структуры. В основе его лежит двумерная (2D) структура, которая затем преобразуется в 3D структуру, в частности, имеющую глубоко вытянутые элементы. Чтобы обеспечить это, двумерный лист материала формуется таким образом, что он имеет области, где есть листовой материал, образующий лист, и в котором оставлено открытое пространство; указанные области будут собирать и деформировать кромки 3D структуры, которая образуется сгибанием листа. При этом производят сгибание листа в первом направлении, параллельном открытому пространству, для создания первой линии сгиба, и последующее сгибание листа во втором направлении, перпендикулярном первому направлению, для создания второй линии сгиба, что вызывает исчезновение открытого пространства с обеспечением соединения листового материала впритык по первой и второй линиям сгиба, с образованием стыка. Кромки остающихся частей листа, которые образовали границу удаленной области, могут быть оставлены как есть, или могут быть соединены швом с использованием таких способов как сварка, термическое соединение или склеивание.

Открытое пространство может быть окружено листовым материалом, а также лист может содержать множество открытых пространств.

Способ изготовления листа для образования структуры, имеющей трехмерную форму, включает этапы: формирование листа из листового материала; формирование открытого пространства в указанном листе без листового материала и сгибание листа таким образом, чтобы обеспечить исчезновение открытого пространства, вызывая его совмещение с самим собой. При таком способе сгибание листа происходит в первом направлении параллельно открытому пространству и во втором направлении перпендикулярно к первому направлению, что вызывает исчезновение открытого пространства и создает стык в листовом материале. Сгибание может также выполняться в месте соединения, образованном между листовым материалом и открытым пространством.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Цели и преимущества настоящего изобретения будут видны из описания, которое следует рассматривать вместе с чертежами, на которых:

фиг.1 показывает конструкцию плоского 2D материала, воплощающую положения данного изобретения;

фиг.2А - 2D иллюстрируют последовательность сгибания листа, чтобы получить глубоко вытянутые элементы.

фиг.3 показывает 2D лист, имеющий многочисленные области, удаленные для создания сложной структуры путем сгибания или вытягивания.

фиг.4 является аксонометрическим видом 3D структуры, сформированной из листа, показанного на фиг.3.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА

Рассмотрим более подробно чертежи, на которых одинаковые части будут обозначаться одинаковыми позициями ссылок. На фиг.1 показан плоский 2D лист материала 10, который иллюстрирует данное изобретение. Лист 10 может быть выполнен из листового металла, пластика, ткани, бумаги, картона или любого другого материала, подходящего для этой цели.

С иллюстративной целью лист 10 на фиг.1 разделен на области или зоны 12-28, разделенные линиями сгиба 30-36. Листовой материал либо удален, либо лист выполнен без него при оставленном открытом пространстве.

Как только лист 10 создан, ему может быть придана нужная форма.

Если обратиться к фиг.2А-2D, то на фиг.2А показан плоский 2D лист 10. Лист 10 затем сгибают вдоль линий сгиба 30 и 32. Затем лист 10 сгибают вдоль линий 34 и 36, которые, как показано на фиг.2С, перпендикулярны линиям сгиба 30 и 32. Так как в области 20 нет материала, то при этом процессе смежные области могут быть согнуты так, что будут соединяться впритык так, как показано на фиг.2D. Полученная таким образом кромка или угол 38 может быть оставлена как есть или может быть соединена швом путем, например, сварки, термического соединения, склеивания, или другими средствами, пригодными для этой цели. Сгибание может быть осуществлено автоматически или другими средствами, пригодными для этой цели.

Изложенное выше удачно избегает необходимости разрезания или сметывания, благодаря чему уменьшается требуемое количество труда и конечная стоимость изделия. Данное изобретение допускает повышенную автоматизацию производства и поэтому расширяет те области, где могут применяться такие структуры.

Рассмотрим кратко фиг.3, на которой показан плоский 2D лист 110. Лист 110 иллюстрирует множество областей 120, из которых удален листовой материал. Такой лист 110, как показано на фиг.4, может быть согнут так, что приобретет форму сложной структуры 130. Конечно, путем изменения размеров и расположения областей, где удаляется материал, могут быть созданы и другие формы.

Таким образом, в настоящем изобретении реализуются его цели и преимущества, и хотя здесь были раскрыты и подробно описаны предпочтительные варианты, область его применения этим не ограничивается, а определяется прилагаемой формулой изобретения.